Onko lämpöydinfuusio kauhea hallitsematon tila vai lupaava energialähde? Tiedemiehet
Tutkijat Yhdysvalloissa ja Euroopassa ovat edistyneet kohtiuusiutuvan ydinfuusioenergian luominen. Ydinfuusio tapahtuu Auringossa ja muissa tähdissä. Tämän prosessin aikana kaksi atomiydintä yhdistyy yhdeksi suureksi ytimeksi.
Fuusiovoima voisi tarjota lähes ehtymättömän energialähteen tuleville sukupolville, mutta työtä on vielä paljon edessä.
Mitä uuden tutkimuksen tekijät tekivät?
Tutkijat sanoivat, että helmikuussa 2022he saivat 59 megajoulea kestävää fuusioenergiaa - ne toistivat saman prosessin, joka saa voimansa tähdille, erityisesti Auringolle. Edellinen ennätys oli vajaat 22 megajoulea. Se asennettiin vuonna 1997.
Ian Chapman, atomienergiaviranomaisen johtajaYhdistynyt kuningaskunta kutsui sitä maamerkkitapahtumaksi, joka tuo tutkijat lähemmäksi ratkaisemaan yhtä tieteen suurimmista kysymyksistä: kuinka luoda ääretöntä energiaa ydinfuusion avulla.
– Keräämme tietoa ja kehitämme uutta"Maailmamme tarvitsee fuusioenergiaa", Chapman sanoi.
Miten kokeilu meni?
Tammikuun 2022 lopussa yhdysvaltalaiset tutkijatkäytti maailman suurinta laseria ja pakotettua fuusiopolttoainetta lämmittäessään palavan plasman tilaan. Se oli yritys luoda itseään ylläpitävää ydinfuusioenergiaa.
Plasma on kuumennettuja kaasuja, joissa fuusioreaktiot tapahtuvat. Ne sisältävät varautuneita hiukkasia, jotka pitävät voimakkaita magneettikenttiä paikoillaan.
Tutkijat ovat varoittaneet, että tähän suuntaanvuosien työtä tarvitaan, ja tähän mennessä saavutettu energiataso on alhainen. Vertailun vuoksi 59 megajoulea riittää keittämään noin 60 kattilaa vettä.
Miten ydinfuusio toimii?
Ydinvoimalat käyttävät nykyään ydinvoimaafissio on itse asiassa atomin ytimen halkeamista, ja ydinfuusio on kahden atomiytimen yhdistämisprosessi. Molemmat reaktiot vapauttavat paljon energiaa, mutta ydinfuusio tuottaa enemmän energiaa ja tuottaa vähän ydinjätettä.
Fuusio tapahtuu, kun kaksi kevyttä atomiasulaa yhteen tai yhdistä muodostamaan raskaamman. Uuden atomin kokonaismassa on pienempi kuin kahden sen muodostaneen atomin massa. Puuttuva massa vapautuu energiana, kuten Albert Einsteinin kuuluisa yhtälö: E = mc² vahvistaa.
On olemassa useita tapoja pelataydinfuusio: ne kaikki perustuvat erilaisiin atomiyhdistelmiin. Suosituin on deuteriumatomin fuusio tritiumatomiin. Tämä prosessi vaatii noin 39 miljoonan °C:n lämpötilan. Tuloksena tuotetaan 17,6 miljoonaa elektronivolttia energiaa.
Deuterium on lupaava komponentti, koska se on vedyn isotooppi. Vety on osa vettä, ja 3,8 litraa vettä voi tuottaa yhtä paljon energiaa kuin 1 136 litraa bensiiniä.
Mikä ydinfuusion ongelma on?
Ydinfuusiovoimasta voi tulla melkeinSe on ehtymätön energialähde tuleville sukupolville, mutta luo myös monia tieteellisiä ja teknisiä haasteita. Auringossa on tarvittavat olosuhteet ydinfuusiolle, ne muodostuvat voimakkaiden gravitaatiovoimien vaikutuksesta. Mutta tämän toistaminen maan päällä on paljon vaikeampaa.
Fuusiopolttoaine - esimerkiksi erilaisiavedyn isotoopit - on lämmitettävä äärilämpötiloihin: noin 50 miljoonaa ° C. Ja tällainen tila on säilytettävä voimakkaan paineen alaisena riittävän kauan, jotta ytimet sulautuvat yhteen.
Uusimmassa ydinfuusiokokeessatiedemiehet saivat 59 megajoulea energiaa viidessä sekunnissa. Teholla ilmaistuna se on keskimäärin hieman yli 11 MW viidessä sekunnissa. Edellinen ennätys 22 megajoulea on 4,4 MW 5 sekunnissa.
Tutkimuksesta vastaava EUROfusion-ryhmän ohjelmapäällikkö Tony Donne sanoi, että tutkijat olivat oikeilla jäljillä.
"Jos pystymme ylläpitämään ydinfuusiota viisi sekuntia, voimme tehdä sen viisi minuuttia ja sitten viisi tuntia. Kaikki kun laajennamme kykyjämme", Donn sanoi.
Professori Donne sanoi, että ydinfuusio voisisiitä tulee keskeinen puhdas ja kestävä energialähde tulevaisuudessa. Siinä on keskeisiä etuja, kuten radioaktiivisen jätteen puuttuminen, ja reaktorin materiaalit voidaan kierrättää tai käyttää uudelleen 100–300 vuodessa.
Lue lisää:
Musta aukko galaksissa osoitti Einsteinin olevan oikeassa. Pääasia
Avaruus tuhoaa luita ja muuttaa niiden rakennetta: tiedemiehet eivät tiedä, kuinka ihmiset lentävät Marsiin
Tähtitieteilijät ovat löytäneet planeettoja, jotka eroavat Maasta, mutta sopivat elämään